(57)【要約】      （修正有）【課題】硫黄被毒の影響が顕著なパラジウムを有する排ガス浄化用触媒において、パラジウムを被毒させる物質を積極的に捕集し得るものを提供する。【解決手段】排ガス浄化用触媒１は、触媒担体２と、当該触媒担体２を直接的又は間接的に被覆するパラジウムを含むパラジウム含有層３と、当該触媒担体２を直接的又は間接的に被覆するパラジウムを含まずに他の白金属貴金属を含むパラジウム非含有層４と、前記パラジウム含有層３を介在させた状態で前記触媒担体２を直接的又は間接的に被覆し且つ前記触媒担体２とは反対側に前記パラジウム含有層３が存在しない位置に位置付けられた多孔質物質５１を有する吸着層５とを具備することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒担体と、
当該触媒担体を直接的又は間接的に被覆するパラジウムを含むパラジウム含有層と、
当該触媒担体を直接的又は間接的に被覆するパラジウムを含まずに他の白金属貴金属を含むパラジウム非含有層と、
前記パラジウム含有層を介在させた状態で前記触媒担体を直接的又は間接的に被覆し且つ前記触媒担体とは反対側に前記パラジウム含有層が存在しない位置に位置付けられた多孔質物質を有する吸着層とを具備することを特徴とする排ガス浄化用触媒。
【請求項２】
前記吸着層が、前記多孔質物質と塩基性物質とを有している請求項１記載の排ガス浄化用触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用内燃機関の排ガス（排気ガス）中に含まれる、一酸化炭素などの炭化水素や窒素酸化物を浄化するための排ガス浄化用触媒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排ガス浄化用触媒は、長期の使用に伴い性能が低下してくることが知られている。この要因としては、（１）熱劣化（２）物理的な剥離（３）被毒劣化といった大きく３つの要因があると言われている。これらの中で、（１）熱劣化については、触媒材料そのものの耐熱性向上といった素材開発を中心に数々の取り組みが行われている。また（２）物理的な剥離については、触媒コーティング時のバインダーや触媒の設計などにて対応している。
【０００３】
そして、（３）被毒劣化については、大きく２種類の形態がある。その１つはエンジンオイルなどに含まれるリン、カルシウム、亜鉛などが、触媒上へ蓄積、または触媒材料と化合物を形成し、触媒反応を阻害することにより機能を発揮しなくなる永久被毒である。これには画期的な対策技術は無く、現状被毒による劣化分を見越した過度の貴金属を予め担持する等で対応している。一方で燃料中に含まれる硫黄などは、一時的に触媒表面に堆積し反応を阻害することにより性能低下するが、６００℃以上の高温・酸化雰囲気でＳＯ3等がガス化し排出され機能回復する一時被毒である。この現象についても、回復はするものの失活するタイミングが不明のため、結果的に劣化分を見越した過度の貴金属を予め担持する等で対応せざるを得ない。この影響は、白金属貴金属の中で特にＰｄ（パラジウム）がこの影響を受けるといわれている。そして近年では硫黄を吸着するためのトラップ層を排ガスの流れにおける上流側に配置し、硫黄による一時被毒を低減させる試みも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のものであっても排ガスが直接パラジウムに触れることにより、トラップ層により捕集し得なかった硫黄による一時被毒の可能性は十分に排除し得ていないのが現状である。そしてこのような現状のなか、全世界的な排ガス規制強化を受けて貴金属の使用量の急増による調達不安が予想される中で、上記の一時被毒を見越したパラジウム量を設定する排ガス浄化用触媒を生産しようとすると、排ガス規制に対応した車両の生産がますます困難となると考えられる。つまり、排ガス対応コストが結果として高額なものとなっていくことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７２３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、硫黄被毒の影響が顕著なパラジウムを有する排ガス浄化用触媒において、パラジウムを被毒させる物質を積極的に捕集し得るものを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００８】
すなわち本発明に係る排ガス浄化用触媒は、触媒担体と、当該触媒担体を直接的又は間接的に被覆するパラジウムを含むパラジウム含有層と、当該触媒担体を直接的又は間接的に被覆するパラジウムを含まずに他の白金属貴金属を含むパラジウム非含有層と、前記パラジウム含有層を介在させた状態で前記触媒担体を直接的又は間接的に被覆し且つ前記触媒担体とは反対側に前記パラジウム含有層が存在しない位置に位置付けられた多孔質物質を有する吸着層とを具備することを特徴とする。
【０００９】
ここで、「多孔質物質」とは、例えば比表面積が１００ｍ2／ｇ以上の粒子からなる、多数の孔を有する形状をなす粒子を指す。この多孔質物質は例えばアルミナの他にもジルコニア、ゼオライトを挙げることができ、この比表面積の大きさにより種々の分子を孔内に吸着させることができるものである。
【００１０】
このようなものであれば、多孔質物質を有する吸着層が排ガス中に含まれる硫黄をパラジウムに触れる前に吸着させることで、パラジウムの被毒を有効に回避することができる。その結果、パラジウムの被毒の影響を見越すことなくパラジウムの含有量を設定することが出来る。すなわち触媒に含ませるパラジウムの量を従来よりも低減することが可能となる。
【００１１】
また、吸着層が、前記多孔質物質と塩基性物質とを有する構成、又は、塩基性物質を含有する多孔質物質とすれば、酸性である硫黄をより確実に吸着し得るものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、吸着層によりパラジウムの被毒を有効に回避することができる。その結果、パラジウムの被毒の影響を見越すことなくパラジウムの含有量を設定することが出来る。すなわち触媒に含ませるパラジウムの量を従来よりも低減し得る排ガス浄化用触媒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る外観図。
【図２】同実施形態に係る構成説明図。
【図３】図１に係るＡ−Ａ線断面図。
【図４】同実施形態に係る構成要部の説明図。
【図５】同実施形態の変形例１に係る模式的な断面図。
【図６】同変形例２に係る模式的な断面図。
【図７】同変形例３に係る模式炊き名断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１は、例えば自動車に搭載される三元触媒とも称されるものである。具体的には、内燃機関の下流側、すなわち排ガスＧの流路に設置されるものである。
【００１６】
ここで、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１は、触媒担体２と、当該触媒担体２を直接的又は間接的に被覆するパラジウムを含むパラジウム含有層３と、当該触媒担体２を直接的又は間接的に被覆するパラジウムを含まずに他の白金属貴金属を含む表面１ａ側に配されたパラジウム非含有層４と、前記パラジウム含有層３を介在させた状態で前記触媒担体２を直接的又は間接的に被覆し且つ前記触媒担体２とは反対側に前記パラジウム含有層３が存在しない位置に位置付けられた多孔質物質５１を有する吸着層５とを具備することを特徴とする。
【００１７】
以下、斯かる排ガス浄化用触媒１の構成について、具体的に説明する。
【００１８】
触媒担体２は、耐熱性を有するコージェライト等のセラミックの一体成型によりハニカム状に形成されるものである。この触媒担体２は図１及び図２に示すように、円筒状の外形をなすとともにその内部に多数のリブ１ｂを縦横に張り巡らせることで、多数のセル１ｃを形成して表面積を大きくし、より多くの排ガスＧに触れ得る形状としている。同図ではリブ１ｂ及びセル１ｃを模式的に大きく図示しているが、実際にはより多くのリブ１ｂを形成し、セル１ｃの形状もより小さく、数も多いものとなっている。
【００１９】
そして本実施形態では図２及び図３に示すように、この触媒担体２に対し、以下に説明するパラジウム含有層３、吸着層５、及びパラジウム非含有層４の順にコーティングを施した構成をなす。
【００２０】
パラジウム含有層３は、例えば、排ガス浄化用触媒１を構成する白金属貴金属のうち、少なくともパラジウムを含んでなる、厚み５〜１００μｍ程度の層である。このパラジウム含有層３は、０．１〜５．０ｇ／ｌ程度のパラジウムを含んでいる。このパラジウム含有層３は排ガスＧが高温となっていても他の層を介して排ガスＧに触れるため、パラジウムが熱により影響を受けることを有効に回避し得たものとなっている。
【００２１】
パラジウム非含有層４は、本実施形態では最も表層側に位置している。このパラジウム非含有層４は、パラジウムを含まず、パラジウム以外の白金属貴金属である白金（Ｐｔ）及びロジウム（Ｒｈ）を少なくとも含んでなる。本実施形態では当該パラジウム非含有層４の厚みを、例えば、５〜１００μｍに設定している。また上記白金、ロジウムの他に、パラジウム以外の既存のバリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、セリウム（Ｃｅ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、カルシウム（Ｃａ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）といった他の金属元素又は金属酸化物を含んだものとしても良い。
【００２２】
しかして本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１は、上記パラジウム含有層３及びパラジウム非含有層４の間に、硫黄Ｓを吸着し得る多孔質物質５１を有する吸着層５を設けてなることを特徴としている。
【００２３】
この吸着層５は、図４に模式的に示すように、例えば比表面積が１００ｍ2／ｇ程度の多孔質形状をなすアルミナ粒子に対し、塩基性物質であるバリウムをコーティングしてなるコーティング粒子を厚み１０〜５０μｍとしてパラジウム含有層３を被覆している。また多孔質物質たるアルミナ粒子を被覆後、塩基性物質であるバリウムを含浸させても良い。この多孔質物質５１としては上記アルミナの他に、ジルコニア、ゼオライトを挙げることができる。また塩基性物質としては上記バリウムの（Ｂａ）の他に、カリウム（Ｋ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、セシウム（Ｃｓ）、ナトリウム（Ｎａ）を挙げることができる。
【００２４】
そして図３に示すように本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１は、多数のリブ１ｂにより形成されたセル１ｃ内を排ガスＧが通過する際に、排ガスＧに含まれる硫黄Ｓが吸着層５により吸着されるので、吸着層５よりも深い位置に位置しているパラジウム含有層３に至る前に硫黄Ｓが多孔質物質５１に吸着される。また多孔質物質５１には例えばバリウムといった塩基性物質がコーティングしてある。これにより、酸性である硫黄Ｓは優先的に吸着層５に吸着される。
【００２５】
以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る排ガス浄化用触媒１は、多孔質物質５１を有する吸着層５が排ガスＧ中に含まれる硫黄Ｓをパラジウムに触れる前に吸着させることで、パラジウムの硫黄Ｓによる被毒を有効に回避し得るものとなっている。その結果、パラジウムの被毒の影響を見越すことなくパラジウムの含有量を設定することが出来る。すなわち触媒に含ませるパラジウムの量を従来よりも低減し得る構成を実現している。
【００２６】
特に本実施形態では、吸着層５が多孔質物質５１と塩基性物質とを有する構成とすることにより、酸性である硫黄Ｓをより確実に吸着し得るものとなっている。
【００２７】
＜変形例１＞
以下に本実施形態の各変形例について詳述するが、これら各変形例において、上記実施形態の構成要素に相当するものに対しては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
図５に、本実施形態の変形例１に係る排ガス浄化用触媒１を示す。当該排ガス浄化用触媒１は、パラジウム含有層３をセル１ｃの下流側にのみ設けることで、パラジウムが硫黄Ｓに触れる可能性をより有効に排除したものとしている。このようなものであっても、上記実施形態同様の効果を奏する。
【００２９】
＜変形例２＞
図６に上記実施形態の変形例２に係る排ガス浄化用触媒１を示す。当該排ガス浄化用触媒１は、吸着層５を最も表面１ａ側、すなわち排ガスＧに速やかに接し得る位置に配することで、硫黄Ｓの吸着をより確実にしつつ、高温の排ガスＧに触れやすくすることで、吸着した硫黄Ｓを酸化させガス化することでパラジウムに被毒させる前に速やかに排出させ得るものである。
【００３０】
＜変形例３＞
図７は、パラジウム非含有層４を触媒担体２に最も近い位置に配したものである。すなわち本発明に係る排ガス浄化用触媒１は、吸着層５がパラジウム含有層３よりも表面１ａ側に配しているものであれば、パラジウム非含有層４の位置は限定されない。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態ではパラジウム、ラジウム及び白金を貴金属として含む態様を開示したが、勿論、既存の三元触媒が含むたの金属元素を含有したものであってもよい。また触媒担体の形状やパラジウム含有層、パラジウム非含有層及び吸着層の厚み等の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。
【００３３】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は自動車用内燃機関の排ガス中に含まれる、一酸化炭素などの炭化水素や窒素酸化物を浄化するための排ガス浄化用触媒として利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１…排ガス浄化用触媒
２…触媒担体
３…パラジウム含有層
４…パラジウム非含有層
５…吸着層
５１…多孔質物質
５２…塩基性物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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